початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2248398

СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ ВУГІЛЛЯ ДЛЯ ОТРИМАННЯ БІОГАЗУ І водовугільного палива

Ім'я заявника: ТОВ "Інститут нових технологій, менеджменту та кон'юнктури" (ІНТМЕК) (RU)
Ім'я винахідника: Шумков С.І. (RU); Терехова С.Є. (RU); Лаурінавічюс К.С. (RU)
Ім'я патентовласника: ТОВ "Інститут нових технологій, менеджменту та кон'юнктури" (ІНТМЕК) (RU)
Адреса для листування: 119991, Москва, Ленінський пр-т, 6, НТГА
Дата початку дії патенту: 2003.12.11

Винахід відноситься до гірничої справи. Спосіб полягає у впливі на вугілля метаногенів консорціумом мікроорганізмів безперервним прокачуванням культурального середовища через свердловини і ємність, в яку поміщений метаногенів консорціум мікроорганізмів з культуральної середовищем. Ємність встановлюють на поверхні над свердловинами, а прокачування культуральної середовища виробляють з дна ємності вгору через метаногенів консорціум мікроорганізмів. Результатом переробки вугілля даними способом є біогаз і водовугільне паливо. Спосіб дозволяє за рахунок безперервного культивування мікроорганізмів збільшити вихід біогазу та підвищити якість витягується водовугільного палива при біопереробки вугілля.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до гірничої справи, а саме до способів переробки вугілля, результатом якої є біогаз і водовугільне паливо.

Відомий спосіб (1) переробки твердого палива, який здійснюють впливом на нього шляхом закачування в свердловини метаногенів консорціуму мікроорганізмів в анаеробних умовах. Як метаногенів консорціуму використовують сброженную гнойову рідину і розведення рубця великої рогатої худоби, а й активний мул аеротенках, при оптимальному рН = 7,2-7,7, в термофільному при 50 ° С. Для переробки вугілля в свердловини закачують гній, рубець і мул аеротенках. Істотним недоліком такого способу є те, що органічна речовина гною, рубця і мулу аеротенках є більш доступним джерелом вуглецю для мікроорганізмів, ніж вугілля. Вугілля в даному способі мікроорганізмами не переробляється і не диспергується, а метан утворюється з гною, рубця і мулу аеротенках. Другим недоліком є ​​неможливість підтримки термофільного режиму протягом тривалого часу утворення метану в пласті. Перед закачуванням в свердловини метаногенів консорціуму переробляється прогрівають перегрітою парою до 50 ° С. Після закачування метаногенів консорціуму свердловини герметизують до утворення біогазу. Процес відбувається в закритій системі, прогрів якої неможливий.

Найбільш близьким аналогом заявленого винаходу по технічній сутності і досягається результату є спосіб (2) переробки вугілля, що включає розтин ділянки переробки свердловинами, закачування води в свердловини і витримування її протягом заданого часу, що визначається зменшенням міцності вугілля після закачування води, нагнітання в свердловини метаногенів консорціуму мікроорганізмів з культуральної середовищем, періодичну продувку свердловин повітрям протягом заданого часу, що визначається збільшенням виходу метану, і витяг продуктів переробки вугілля. Як метаногенів консорціуму мікроорганізмів використовують накопичувальну мікробну культуру, виділену на вугіллі, і зброджених мул метантенка в заданому співвідношенні, наприклад, 5:95.

Процес ведуть в анаеробних умовах, при продувці вугілля повітрям активують факультативні анаероби, що підвищують ефективність мікробіологічного впливу на вугілля. Продуктами переробки є біогаз і водовугільна суспензія.

Однак в прототипі закачування мікроорганізмів і витримування їх в пласті до появи продуктів переробки проводять в закритій системі. Закрита система має низку недоліків. У ній не здійснюється безперервне культивування мікроорганізмів і можливо відмирання культури в певній фазі розвитку або інгібування процесу продуктами метаболізму. Продуктивність закритої системи менше в порівнянні з відкритою проточною системою. Закрита система характеризується складним технологічним циклом.

В основу винаходу покладено завдання розробити спосіб переробки вугілля, в якому вплив на вугілля метаногенів консорціумом мікроорганізмів здійснюють безперервним прокачуванням кудьтуральной середовища через свердловини і ємність, яку встановлюють на поверхні над свердловинами, з дна ємності вгору через метаногенів консорціум мікроорганізмів, що сприяє збільшенню виходу біогазу та підвищення якості витягується водовугільного палива при біопереробки вугілля за рахунок безперервного культивування мікроорганізмів.

Завдання вирішується тим, що пропонується спосіб переробки вугілля, що включає розтин ділянки переробки свердловинами, закачування в них води через заданий проміжок часу, який визначається зменшенням міцності вугілля, вплив на вугілля метаногенів консорціумом мікроорганізмів, що складається з накопичувальної мікробної культури, виділеної на вугіллі, і збродженого мулу метантенка з культуральної середовищем, періодичну продувку свердловин повітрям протягом заданого проміжку часу, що визначається збільшенням виходу метану, і витяг продуктів переробки вугілля на поверхню, в якому, відповідно до винаходу, метаногенів консорціум мікроорганізмів з культуральної середовищем поміщають в ємність, яку встановлюють на поверхні над свердловинами , вплив на вугілля метаногенів консорціумом мікроорганізмів здійснюють безперервним прокачуванням культурального середовища через свердловини і ємність з метаногенів консорціумом мікроорганізмів, причому через метаногенів консорціум мікроорганізмів культуральне середовище прокачують з дна ємності.

У пропонованому способі переробку вугілля в пласті проводять у відкритій проточній системі. Культивування мікроорганізмів у відкритих проточних системах має ряд переваг, які перебувають в стандартності умов проведення процесу, інтенсифікації процесу при високій продуктивності культивування мікроорганізмів і стабілізації окремих фаз біологічного процесу в оброблюваному обсязі. До переваг безперервного процесу відноситься і можливість його проведення в режимі висхідного потоку культурального середовища через шар мікроорганізмів, що утворюють гранули і не виносяться потоком рідини.

При прокачуванні культурального середовища через метаногенів консорціум мікроорганізмів з дна ємності, в якій він поміщений, в режимі висхідного потоку культурального середовища через шар метаногенів консорціуму, утворюються легко осідають бактеріальні флокули у вигляді гранул діаметром 1-5 мм. Метаногенів консорціум мікроорганізмів, завдяки освіті гранул сферичної форми щільністю 1,040-1,080, має гарну седиментаційних здатністю і не виноситься висхідним потоком культурального середовища. До переваг системи відноситься те, що мікроорганізми, що знаходяться в тісному трофічної взаємозв'язку, компактно сконцентровані в фізичному просторі. Така організація мікробного співтовариства впливає на загальну стехіометрію процесу, вона вигідна для масопереносу проміжних продуктів, перш за все водню, що є основним проміжним і регуляторним компонентом в метаногенной системі. Механічна суміш тих же мікроорганізмів набагато менш активна, ніж агрегований метаногенів консорціум мікроорганізмів. В агрегованому метаногенів консорціумі перенесення водню між двома видами бактерій збільшується на два порядки в порівнянні з дисперсним.

Концентрація метаногенів консорціуму мікроорганізмів зменшується від нижньої частини ємності до верхньої, однак питома активність мікрофлори у верхній частині в 5-10 разів вище, ніж в нижній, тому що молоді найбільш активні гранули завдяки газоліфтному ефекту виносяться наверх і функціонують в середній і верхній частинах ємності. До переваг прокачування культурального середовища через метаногенів консорціум мікроорганізмів висхідним потоком зі дна ємності відноситься і те, що агрегування метаногенів консорціуму володіє технологічними перевагами в порівнянні з дисперсним зростанням.

Анаеробна конверсія вугілля є складним багатостадійним процесом, що протікає через освіту водорозчинних з'єднань на початкових стадіях деполимеризации і солюбилизации вугілля. На наступних етапах конверсії утворюються сполуки - попередники метану, що перетворюються в кінцевий продукт - метан.

Переробка вугілля з утворенням біогазу може бути проведена без поділу і з поділом стадій солюбилизации вугілля і метаногенеза. При переробці вугілля в пласті культуральная среда, безперервно прокачується між вугіллям і ємністю з метаногенів консорціумом, омиває вугілля і переносить мікроорганізми, що ростуть поза гранул, з ємності з метаногенів консорціумом в пласт, де вони закріплюються на вугіллі і безпосередньо беруть участь у процесі його переробки. Солюбілізірованних частки вугілля і водорозчинні сполуки переносяться культуральної середовищем з пласта в ємність з метаногенів консорціумом, конвертує ці сполуки до біогазу. У двохстадійному процесі можливе збереження і багаторазове використання метаногенів консорціуму, а й проведення часткової аерації для активування факультативних анаеробів, закріпилися на вугіллі, при цьому зберігаючи життєздатність анаеробних мікроорганізмів в ємності з метаногенів консорціумом.

Спосіб моделювали в лабораторних умовах. У колонку об'ємом 1000 мл поміщали 300 г вугілля марки Д. Вугілля заливали водою і залишали на 14-18 днів. Час впливу на вугілля водою визначали, аналізуючи міцність вугілля. Потім колонку з вугіллям з'єднували з другої колонкою, в яку поміщали метаногенів консорціум мікроорганізмів, що складається з накопичувальної мікробної культури, виділеної на вугіллі, і гранульованого збродженого мулу метантенка, в співвідношенні 5:95 спільно з культуральної середовищем на основі фосфатно-карбонатного буфера, рН = 7,0. Склад культурального середовища (г / л):

До ₂ НРО ₄ -0,025; NH ₄ Cl-0,05; MgCl ₂ -0,2; CaCl ₂ -0,04.

Перистальтичним насосом через колонку з вугіллям і колонку з метаногенів консорціумом безупинно прокачували культуральне середовище зі швидкістю 2 л / добу.

Культуральне середовище прокачували через колонку з метаногенів консорціумом з дна колонки висхідним потоком. Утворений біогаз збирали в ємність над колонкою з метаногенів консорціумом. Кількість метану в біогазі визначали методом хроматографічного аналізу.

У колонку з вугіллям додатково подавали культуральне середовище з ємності з культуральної середовищем зі швидкістю 1 л / добу. Колонку з вугіллям щодня продували повітрям протягом 4 годин. Аналізували вихідний вугілля і після закінчення біопереробки. Порівнювали вихід метану в безперервному і періодичному режимах (табл.1). У періодичному режимі вугілля обробляли метаногенів консорціумом в культуральному середовищі в колонці, яку закривали до закінчення процесу.

Після закінчення експерименту визначали кількість утворилася дрібнодисперсного фракції і проводили аналіз змін властивостей вугілля (табл. 2). Порівнювали ці результати з такими для закритої системи. Було отримано 32% вагу. нової дрібнодисперсного фракції з розміром частинок <0,07 мм з вихідного вугілля марки Д з розміром частинок -2,5 + 1,6 мм, тоді як після процесу в закритій системі утворилося 19% вагу. дрібнодисперсного фракції. Знизилися зольність і вміст сірки у вугіллі (табл.2).

На кресленні дана схема здійснення способу. На схемі зображено: подає 1 і відкачують 2 свердловини, рециркуляційні насоси 3 і 4, відстійник 5 твердих частинок вугілля, ємність 6 з метаногенів консорціумом мікроорганізмів, вирівнююча ємність 7, насос 8, ємність 9 з мінеральної середовищем, компресор 10 і газосборний ковпак 11. ємність 6 з метаногенів консорціумом мікроорганізмів з'єднана через відстійник 5 твердих частинок вугілля з відкачує свердловиною 2 і через зрівняльну ємність 7 - з подає свердловиною 1.

Спосіб здійснюють наступним чином. У вугільному пласті бурять з поверхні подає 1 і відкачують 2 свердловини. Відстань між свердловинами визначають залежно від умов залягання, водопроникності пласта, технічних характеристик вугілля. Через подають свердловини виробляють гідророзрив пласта. Через певний експериментальним шляхом час (10-24 добу) контакту вугілля з водою в пласт закачують метаногенів консорціум мікроорганізмів, що складається з накопичувальної мікробної культури і збродженого мулу метантенка в співвідношенні 5:95, спільно з культуральної середовищем. Культуральне середовище прокачують безперервно насосом 3 по прямому свердловині 1 в пласт. Культуральне середовище надходить по пласту до відкачує свердловині 2, з якої насосом 4 її подають через відстійник 5 твердих частинок вугілля до ємності 6 з метаногенів консорціумом мікроорганізмів. У ємності 6 культуральне середовище прокачують в напрямку з дна ємності 6 вгору, а від неї через зрівняльну ємність 7 до насоса 3, який подає її в свердловину 1. При падінні рівня культурального середовища в зрівняльну ємність 7 насосом 8 додатково подають культуральне середовище з ємності 9 до необхідного рівня. Щодня протягом 3-4 годин подається культуральне середовище до надходження в закачує насос аерують повітрям за допомогою компресора 10. Утворений біогаз збирають над ємністю з мікробним консорціумом в газосборний ковпак 11. Водовугільне паливо у вигляді суспензії вугілля, диспергированного у водному середовищі, відкачують на поверхню після закінчення процесу.

При потужності пласта 0,5 м і зоні дії гідророзриву 20 м обсяг ємності з метаногенів консорціумом становить 15 м ^3, місткість відстійника 1 м ^3, обсяг зрівняльної ємності 2 м ^3.

Використання винаходу дозволить підвищити якість витягується водовугільного палива і вихід біогазу. Спалювання водовугільного палива має ряд переваг перед спалюванням вугілля: не вимагає попереднього зневоднення і сушіння, значно знижує викиди в атмосферу оксидів сірки, азоту, токсичних металів, що знижує негативний вплив на навколишнє середовище. Витрати на його транспортування трубопроводом значно нижче перевезень вугілля іншими видами транспорту.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Патент СРСР №1814686 А 3, кл. Е 21 В 43 / 295,1993.

2. Патент РФ №2139426, кл. Е 21 В 43/295, C 12 N 1/20, 1999..

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб переробки вугілля, що включає розтин ділянки переробки свердловинами, закачування в них води через заданий проміжок часу, який визначається зменшенням міцності вугілля після закачування води, вплив на вугілля метаногенів консорціумом мікроорганізмів, що складається з накопичувальної мікробної культури, виділеної на вугіллі, і збродженого мулу метантенка з культуральної середовищем, періодичну продувку свердловин повітрям протягом заданого проміжку часу, що визначається збільшенням виходу метану, і витяг продуктів переробки вугілля на поверхню, що б тим, що метаногенів консорціум мікроорганізмів з культуральної середовищем поміщають в ємність, яку встановлюють на поверхні над свердловинами, вплив на вугілля метаногенів консорціумом мікроорганізмів здійснюють безперервним прокачуванням культурального середовища через свердловини і ємність з метаногенів консорціумом мікроорганізмів, причому через метаногенів консорціум мікроорганізмів культуральне середовище прокачують з дна ємності.

Версія для друку
Дата публікації 28.11.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів